여기, 음향 자극에 수면 반응을 조절하는 생쥐의 비 REM 수면의 신경 및 심장 변수의 시간적 역학을 설명하기위한 실험 및 분석 절차를 제시합니다.
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이 논문에서
요약
초록
포유 동물의 삶을 지배하는 세 가지 경계 상태 : 깨어 있음, 비 급속 안구 운동 (비 REM) 수면, 그리고 REM 수면. 자유롭게 움직이는 동물에서 행동의 신경 상관 관계가 더 많이 식별됨에 따라이 3 배 세분은 너무 단순 해집니다. 각성 (wakefulness) 동안, 전역 및 국소 피질 활동의 앙상블은 동공 직경 및 교감 신경 균형과 같은 주변 변수와 함께 다양한 정도의 각성을 정의합니다. 수면이 또한 뇌 상태의 연속체를 형성하는 정도는 불분명하며, 그 안에서 감각 자극 및 각성, 그리고 아마도 다른 수면 기능에 대한 복원력의 정도는 점진적으로 변하고 주변 생리 상태는 어떻게 변하는 지 불분명합니다. 수면 중 여러 매개 변수를 모니터링하는 방법을 발전시키고 이러한 기능적 특성의 별자리로 귀결시키는 연구는 여러 가지 유익한 효과가 있어야하는 다기능 프로세스로서 수면에 대한 이해를 개선하는 데 핵심적입니다적응. 수면 상태를 특징으로하는 새로운 매개 변수를 확인하면 수면 장애에서 새로운 진단 방법을 찾을 수 있습니다.
우리는 표준 polysomnographic 기록 기술을 사용하여 뇌파 (EEG) / electrocorticogram (ECoG), electromyogram (EMG) 및 심전도 (ECG) 신호의 결합 모니터링 및 분석을 통해 마우스 비 REM 수면 상태의 동적 변화를 설명하는 절차를 제시합니다. 이 접근법을 사용하여 우리는 마우스 비 REM 수면이 외부 자극에 대해 높고 낮은 취약성의 연속 25 초 간격을 생성하는 조정 된 신경 진동 및 심장 진동의 주기로 구성된다는 것을 발견했습니다. 따라서 중추 신경계와 자율 신경계는 통합 된 비 REM 수면 중에 행동 적으로 다른 수면 상태를 형성하도록 조정됩니다. 자유롭게 수면을 취하는 마우스에서 이러한주기를 추적하기 위해 polysomnographic ( 즉, EEG / EMG와 ECG) 모니터링을위한 수술 조작을 제시하고, quanti그들의 역 동성 및 음향 자극 프로토콜을 사용하여 깨어날 확률을 평가합니다. 우리의 접근법은 이미 인간의 수면으로 확장되었으며 포유류에서 비 REM 수면 상태의 일반적인 조직 원칙을 풀어 나갈 것을 약속합니다.
서론
포유류의 수면은 환경 적 자극에 대한 휴식과 회복력의 행동 상태입니다. 이 명백한 균일 성에도 불구하고, polysomnographic 및 자율 매개 변수는 다양한 시간적 및 공간적 척도 1 정성 및 양적으로 다른 신경 및 신체 상태 사이의 수면 이동을 나타냅니다. 몇 분에서 수십 분 동안 비 REM과 REM 수면 사이의 전환이 발생합니다. 비 REM 수면은 뇌파에서 큰 진폭, 저주파수 활동을 수반하며, REM 수면은 세타 밴드 (6 - 10 Hz)에서 규칙적인 뇌파 활동을 보여 주며 근육 atonia 2 . 비 REM 수면에서 인간은 빛 (S2)과 깊은 저속 수면 (SWS)을 순환합니다. 그들의 명명에서 알 수 있듯이,이 두 단계는 각각 낮고 높은 각성 문턱 값 3 , 4를 보여 주며, 주로 낮은 빈도slow wave activity (SWA; 0.75 - 4 Hz)라고 불리는 대뇌 피질의 뇌파 에너지. 비 균일 성은 시합 5 , 6 의 과정에서 SWA의 다양한 존재에 의해 광범위하게 문서화되어 ....
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프로토콜
모든 실험 절차는 로잔 동물 관리위원회 (University of Lausanne Animal Care Committee) 및 서비스 de la Consommation et des Affaires Vétérinaires of Canton de Vaud에 따라 수행되었습니다.
1. EEG / EMG-ECG 기록을위한 수술
- 동물 주택 및 선택.
- 음식물과 물과 함께 표준 조건 (습도 40 %, 22 ° C) 하에서 12 : 12-h 어둡거나 가벼운 사이클에서 동물 (C57Bl / 6J, 7-9 주, 25-30g) 이용 가능한 광고 libitum .
- 호르몬주기가 수면에 끼치는 모든 영향을 피하기 위해 남성 과목 만 사용하십시오.
- 전극 준비.
- ~ 0.5 cm 길이의 금 와이어 (75 % Au, 13 % Ag, 12 % Cu, 직경 : 0.2 mm)를 사용하여 EG / ECoG 전극 (단계 1.3.11에서 사용)을 만들고 금 - 도금 스틸 스크류 (길이 3mm,베이스에서 1.1mm 직경, Figur 참조)e 1). 동....
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결과
도 2 A (상부 패널)에 기술 된 바와 같이 전극을 통해 주입 수면 다원 기록 자발 슬립 웨이크 동작 100 분 뻗어을 나타낸다 (도 1 참조). 비 REM 수면 시작시 EEG 및 EMG 진폭의 증가 및 감소가 명확하게 표시됩니다. 간헐적 인 REM 수면은 EEG 진폭이 감소하고이 압축 된 시간 눈금에서 보이지 않는 EMG 톤이 더 감소 함으로 표시됩니다. 하나의 비 REM 수면 시합을 확대하면 뇌파의 고 진폭의 느린 파동과 EMG-ECG 트레이스에서 심박수의 RR 간격이 수직 편향으로 중첩되는 낮은 근육 활동이 나타납니다 ( 그림 2A , 중간 및 하단 패널). FFT는 모든 4s 신시기 전반에 걸쳐 SWA의 우위를 드러냅니다 (
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토론
여기서는 EEG, EMG 및 ECG 변수가 통합 된 비 REM 수면의 연속 시간 프로파일을 설정하는 방법을 보여줍니다. 이것은 마우스 수면에 대한 통합 설명을 개발하기위한 첫 번째 단계입니다. 비 수면 중 수면 중 잡음에 대한 높은 탄력성과 낮은 탄력성을 구성하는 이전에 인식 할 수 없었던 시간을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다 1 . 유사한 시간적 구조는 유사한 분석 (1)를 통해 인간 비 REM 수면에 기재 하였다.
여기에 제시된 절차는 두 가지 목표를 달성합니다. 첫째, 우리는 폴리 소노 그래피 기술이 쥐의 비 REM 수면 기간 동안 EEG 및 EMG-ECG 신호를 안정적으로 제공 할 수 있다는 점을 주목합니다. 심장 박동은 근육 atonia로 인해 수면 동안 EMG 흔적에서 가장 분명하고, 증가 된 근육의 음색과 가끔 근육 twitch 때문에 비 REM 수면에서 더 숨겨집니다. E.......
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공개 사항
저자는 경쟁적 인 금전적 이익이 없다고 선언합니다.
감사의 글
우리는 모든 원고가이 원고를 쓰고주의 깊게 읽는 것에 기여한 것에 대해 감사드립니다. 외과 적 프로토콜에 대한 유용한 의견을 제공하는 Gisèle Ferrand 박사와 소음 노출을위한 원래의 Labview 실행 파일을 제공 한 Dr. Jean-Yves Chatton에 대한 토론을 자극 한 Paul Franken에게 감사드립니다. 스위스 국립 과학 재단 (Grants 31003A_146244 및 31003A_166318)과 Etat de Vaud가 기금을 지원했습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 2성분 에폭시 접착제 | Henkel | Loctite EA 3450 | |
| 흡수성 봉합 섬유(프롤렌) | Ethicon | 5-0 FS-3 | |
| Adson Forceps | FST | 11006-12 | |
| 방부용 면봉 | VWR | 149-0332 | |
| Attane Isoflurane | Piramal | Isoflurane 250mL | |
| 커넥터 3 x 2채널 | ENA AG | 2.316 | 래스터 2.54 x 2.54 mm; 크기 5 x 8 x 9 mm; 핀 크기 5 mm; http://www.ena.ch/ |
| 잠자리 정류자 | 잠자리 | 모델 #SL-10 | |
| EMBLA 증폭기 | EMBLA | A10 증폭기 | |
| 미세 가위 | FST | 14108-09 | |
| 플랫 헤드 금도금 강철 나사 | J.I. Morris | FF00CE125 | https://jimorrisco.com/ |
| 골드 와이어 | CMSA | T.69 5gr | http://www.cmsa.ch/en/ |
| 지혈 스폰지 | 화이자 | , 젤폼 | |
| 요오드 기반 소독제(베타딘) | Mundipharma | 표준 용액, 60mL | |
| Komet 드릴, 강철 1/005PM104 | UNOR AG | 22310 | |
| Matlab 분석 소프트웨어 | , MathWorks | R2016b | https://ch.mathworks.com/products/matlab.html |
| Microdrill | Fine Science Tools | 96758 | |
| 마우스 가스 마취 헤드 홀더 | Kopf Instruments | Model 923-B | http://kopfinstruments.com/product/model-923-b-mouse-gas-anesthesia-head-holder/ |
| 안과 연고 | Pharmamedica | VITA-POS | |
| Paladur (액체) | UNOR AG | 2260215 | 치과 시멘트용 |
| Palavit (분말) | UNOR AG | 5410929 | 용 치과 시멘트 |
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참고문헌
- Lecci, S., et al. Coordinated infra-slow neural and cardiac oscillations mark fragility and offline periods in mammalian sleep. Sci Adv. 3 (2), 1602026(2017).
- Rechtschaffen, A., Kales, A. A manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep of human subjects. U.S. Department of Health, Education, and Welfare. , Washington, DC. (1968).
- Blake, H., Gerard, R. W.
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재인쇄 및 허가
